面向嵌入式系统的磁盘I/O测试工具的研究与实现

发布时间：2021-01-14 23:33

　　随着计算机技术与通信技术结合的信息时代的到来,越来越多的嵌入式系统要处理大量的信息,磁盘凭借其容量大、价格便宜、性价比高等优点,已成为嵌入式系统的主要外存储设备之一。对于嵌入式系统来说,一方面系统中的I/O子系统往往是瓶颈,需要判断其是否能满足嵌入式系统特定的要求。另一方面由于嵌入式系统往往对安全性和实时性要求高,要确保磁盘访问的高效和安全。为了达到这两点目的,就需要对磁盘的I/O性能进行测试,同时还要能从各个方面监测系统中磁盘I/O的情况。基于以上情况,本文提出了一款功能全面、面向嵌入式系统的磁盘I/O测试工具的研究方案,并阐述了研究的意义及目的。在分析了磁盘I/O测试工具与技术的研究现状后,明确了实现目标和设计思路。为了达到课题目标,本文对嵌入式Linux的I/O子系统进行了深入研究。包括I/O子系统中各层的实现过程、ATA驱动程序的实现原理和/proc文件系统。在实现过程中,需要修改内核,为了避免修改内核后重新编译内核,对kprobes探测机制进行了分析,并将kprobe引入实现中。随后,本文分别对面向嵌入式系统的磁盘I/O测试工具的测试代理端和客户端两个部分进行了设计。先介绍了... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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要经过多个内核组件的处理，内核对用户进程读写请求处理的一般过程如图2-1 所示：图 2-1 块设备的读写管理层次[30](1) 用户进程发送的 read()/write()系统调用到 VFS，调用一个适当的 VFS 函数，将文件描述符和文件内的偏移量传递给它。(2) VFS 层：VFS 函数确定所请求的数据是否在磁盘缓(Disk Caches)中，它决定了如何执行 read()/write()。如果在磁盘缓存中，它就直接在从磁盘缓存中读写。否则发起真实的读写请求。如果一开始发起的是直接读写方式，就会跳过缓存。(3) 映射层：映射层的作用是确定要读写文件数据的物理位置即磁盘块，然后向下12

.1 VFS 文件系统层VFS 是一个内核子系统，其提供系统中所有文件系统的共存以及协同工作的也就相当于提供了一个文件操作的通用接口。VFS 衔接文件系统的原因有：(1) 定义了各种文件系统都支持的基本的，概接口和数据结构；(2) 实际文件系统将自身操作与 VFS 在形式上保持一致。因FS 和内核的其他部分开来， 所有文件系统都是相同的，它们都支持像文件和样的概念，同时也支持像创建文件和删除文件这样的操作。内核通过抽象能够方便，简单地支持各种类型的文件系统。实际文件系统通提供 VFS 所期望的抽象接口和数据结构，这样，内核就可以毫不费力地和任何统协同工作。并且这样提供给用户空间的借口给，也可以和任何文件系统无缝在一起，完成实际工作。下图 2-2 描述了一个用户空间的 write（）调用到数据磁盘介质的整个流程。


本文编号：2977763